真空斷路器的工作原理和主要結構及特點(diǎn)-深圳華電電力科技有限公司
1真空斷路器的工作原理和主要結構及特點(diǎn)
真空斷路器的工作原理是：當動(dòng)、靜觸頭在操作機構的作用下分閘時(shí)，觸頭間產(chǎn)生電弧，觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出蒸汽，由于觸頭設計為特殊形狀，在電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一磁場(chǎng)，電弧在此磁場(chǎng)作用下沿觸頭表面切線(xiàn)方向快速運動(dòng)，在金屬圓筒（屏蔽罩）上凝結了部分金屬蒸汽，電弧在自然過(guò)零時(shí)就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強度又迅速恢復起來(lái)。
真空斷路器的主要結構由真空滅弧室、操作機構和絕緣支撐件基架等組成。
2.2.1真空滅弧室
按照開(kāi)關(guān)型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場(chǎng)小型化真空滅弧室、內封接式玻璃泡滅弧室，其基本結構如下：
①氣密絕緣系統（外殼）
由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動(dòng)端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統是一個(gè)真空密閉容器。為了保證氣密性，除了在封接式要有嚴格的操作工藝，還要求材料本身透氣性和內部放氣量小。
②導電系統
由定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導電桿構成。觸頭結構大致有三種：圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場(chǎng)觸頭、縱向磁場(chǎng)觸頭。目前采用縱磁場(chǎng)技術(shù)，此種滅弧室具有強而穩定的電弧開(kāi)斷能力。
③屏蔽系統
屏蔽罩是真空滅弧室中不可缺少的元件，并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧過(guò)程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內壁，從而降低外殼的絕緣強度。b改善滅弧室內部電場(chǎng)分布的均勻性，有利于降低局部場(chǎng)強，促進(jìn)真空滅弧室小型化。c冷凝電弧生成物，吸收一部分電弧能量，有助于弧后間隙介質(zhì)強度的恢復。
2.2.2斷路器的操作機構
按照斷路器型式不同，采用的操作機構不同。常用的操作機構有彈簧操作機構、CD10電磁操作機構、CD17電磁操作機構、CT19彈簧儲能操作機構、CT8彈簧儲能操作機構。
2.2.3其它部件：基座、絕緣支撐件、絕緣子等
①觸頭開(kāi)距小，10KV真空斷路器的觸頭開(kāi)距只有10mm左右，操作機構的操作功就小，機械部分行程小，其機械壽命就長(cháng)。
②燃弧時(shí)間短，且與開(kāi)關(guān)電流大小無(wú)關(guān)，一般只有半周波。
③熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復速度快，對開(kāi)斷近區故障性能較好。
④由于疏通在開(kāi)斷電流時(shí)磨損量較小，所以觸頭的電氣壽命長(cháng)，滿(mǎn)容量開(kāi)斷達30-50次，額定電流開(kāi)斷達5000次以上，噪音小適于頻繁操作。
⑤體積小、重量輕。
⑥適用于開(kāi)斷容性負荷電流。
②燃弧時(shí)間短，且與開(kāi)關(guān)電流大小無(wú)關(guān)，一般只有半周波。
③熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復速度快，對開(kāi)斷近區故障性能較好。
④由于疏通在開(kāi)斷電流時(shí)磨損量較小，所以觸頭的電氣壽命長(cháng)，滿(mǎn)容量開(kāi)斷達30-50次，額定電流開(kāi)斷達5000次以上，噪音小適于頻繁操作。
⑤體積小、重量輕。
⑥適用于開(kāi)斷容性負荷電流。
由于其優(yōu)點(diǎn)很多，所以廣泛應用于變電站中，目前型號主要有：ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。
3真空斷路器應用中常發(fā)生的故障及處理方法
真空斷路器具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以在變電站上應用很多。由于采用了特殊的真空元件，隨著(zhù)近年來(lái)制造水平的提高，滅弧室部分的故障明顯降低。真空滅弧室無(wú)需檢修處理，當其損壞時(shí)，只能采取更換。真空斷路器運行中發(fā)生的故障以操作機構部分所占比重較大，其次為一次導電部分，觸頭導電桿等。下面對真空斷路器常發(fā)生的故障進(jìn)行分析和處理，有如下幾個(gè)方面：
3.1真空度降低
運行中真空斷路器滅弧室的真空度低于6.6x10-2pa，新出廠(chǎng)的真空滅弧室低于7.5x10-4pa，即為不合格，造成真空度降低的原因有：真空滅弧室漏氣，主要是焊縫不嚴密或密封部位存在微小漏孔造成。
真空滅弧室內部金屬材料含氣釋放，這種情況是在真空滅弧室最初幾次放電過(guò)程中使真空度在一段時(shí)間內下降，微量氣體排盡后，真空度就維持在一定水平上。
常用檢查真空度的方法：
①火花計法：這種方法簡(jiǎn)單，只可做定性檢查，讓火花計觸絲在開(kāi)關(guān)管表面移動(dòng)，觀(guān)察管內發(fā)光情況，若是淡青色，可判定真空度合格，若為紅藍色，可判斷滅弧室已失效，此種方法不適用于陶瓷外殼滅弧室。
②觀(guān)察開(kāi)斷電流時(shí)的弧光，正常應為淡青色，若弧光為紫紅色可判斷滅弧室已失效。
③工頻耐壓法：對于10KV真空開(kāi)關(guān)管在斷口加42KV1min工頻電壓應合格。
④真空度測試儀法處理方法：真空度降低后應更換真空滅弧室。
②觀(guān)察開(kāi)斷電流時(shí)的弧光，正常應為淡青色，若弧光為紫紅色可判斷滅弧室已失效。
③工頻耐壓法：對于10KV真空開(kāi)關(guān)管在斷口加42KV1min工頻電壓應合格。
④真空度測試儀法處理方法：真空度降低后應更換真空滅弧室。
3.2滅弧室觸頭電磨損
真空滅弧室觸頭接觸面經(jīng)過(guò)多次開(kāi)斷電流后，會(huì )逐漸被磨損燒灼（通常稱(chēng)為電磨損），觸頭厚度減小波紋管行程變大，接觸電阻增大，這對開(kāi)關(guān)的滅弧性能和導電性能會(huì )產(chǎn)生不利影響，在檢修中開(kāi)關(guān)超行程的變化就是觸頭的電磨損。當電磨損值達到廠(chǎng)家規定時(shí)，滅弧室就不能繼續使用。電磨損可用檢查滅弧室動(dòng)導電桿伸出導相板長(cháng)度的變化情況，如果變化量超出了3mm，即磨損嚴重，也可用定性的方法即測量接觸電阻，一般要求測量值不大于出廠(chǎng)值的1.2倍。處理方法：觸頭電磨損嚴重，達到或超過(guò)規定值時(shí)，必須更換真空管，并三相一同更換。如未超規定或接觸電阻明顯增大但未超規定值時(shí)，可對觸頭間隙進(jìn)行調整后繼續使用。但應測滅弧室的真空度，如滅弧室不滿(mǎn)足要求，也應該更換。
3.3真空斷路器拒分的原因及查找方法
3.3.1電氣回路故障
①直流電壓過(guò)低；②操作保險及掉閘回路元件接觸不良或短線(xiàn)；
③掉閘線(xiàn)圈斷線(xiàn)；④開(kāi)關(guān)低電壓不合格；⑤小車(chē)或開(kāi)關(guān)連鎖接點(diǎn)接觸不良。
3.3.2機械回路故障
①三連板三點(diǎn)過(guò)低；②掉閘頂桿卡勁或脫落；③合閘緩沖偏移、滾輪及緩沖桿卡勁。查找方法：電動(dòng)掉閘失靈時(shí)，應先判斷是電氣回路故障還是機械回路故障，當頂桿鐵心不動(dòng)，則說(shuō)明是掉閘回路，否則是機械回路故障，然后再進(jìn)一步找出原因。當發(fā)現開(kāi)關(guān)掉閘失靈時(shí)應以手動(dòng)托開(kāi)。
3.4真空斷路器拒合且出現跳躍的原因及處理方法
3.4.1電磁操作機構的合閘鐵心頂桿長(cháng)度不夠，應調整鐵心頂桿長(cháng)度使其滾輪和托架之間間隙符合2±0.5mm的要求。
3.4.2輔助開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)早，此時(shí)調整輔助開(kāi)關(guān)拉桿長(cháng)度使其在斷路器觸頭閉合之后再斷開(kāi)。
3.4.3彈簧儲能操作機構合閘彈簧限位不可靠、合閘不到位，合閘彈簧儲能結束，但電機電位不能切斷。
3.5彈簧儲能開(kāi)關(guān)合不上閘
3.5.1合閘簧功率不夠，更換合閘簧。
3.5.2開(kāi)關(guān)合閘時(shí)處于半分半合狀態(tài)，調整凸輪與滾輪間隙使之增大，調整超程使之減小。
3.4.2輔助開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)早，此時(shí)調整輔助開(kāi)關(guān)拉桿長(cháng)度使其在斷路器觸頭閉合之后再斷開(kāi)。
3.4.3彈簧儲能操作機構合閘彈簧限位不可靠、合閘不到位，合閘彈簧儲能結束，但電機電位不能切斷。
3.5彈簧儲能開(kāi)關(guān)合不上閘
3.5.1合閘簧功率不夠，更換合閘簧。
3.5.2開(kāi)關(guān)合閘時(shí)處于半分半合狀態(tài)，調整凸輪與滾輪間隙使之增大，調整超程使之減小。
4結束語(yǔ)
